JPH0434672B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、好適には頂部駆動掘削構造体におい
て、一定長さの管をドリルストリングに連結する
のを助ける改良装置および方法に関する。

この装置は、追加の管部分を連結するとき、ド
リルストリングの上方ねじ端部に係合しかつこれ
を保持するためのバツクアツプ工具を有する型式
のものであり、この工具は、好ましくは、掘さく
装置の床の上に十分に間隔をへだてた位置でスト
リングに係合する。高い位置でのストリングのか
かる係合により、一定長さの管をストリングに付
け足すとき、ストリングを穴の底から引上げ、か
くしてストリングが穴の刺さる可能性を少なく
し、沖合い坑井の場合、流動によるストリングの
損傷を防ぐ。

本発明を具体化する装置は、ストリングの上方
ねじ端部を回転しないように保持し、かつ、スト
リングの上方でこれと整列して追加の一定長さの
管を位置決めして追加の管のストリングへの連結
を容易にするように機能することができる。本発
明の装置は、作動位置と非作動位置との間を移動
するように取付けられたバツクアツプ工具と、追
加の一定長さの管をストリングに連結するとき、
追加の管に係合しこれを位置決めするための関連
した整列ユニツトとを有し、該整列ユニツトは、
バツクアツプ工具の作動位置と非作動位置との間
をバツクアツプ工具とともに移動するように、か
つ、整列ユニツトの伸長位置とその整列位置との
間をバツクアツプ工具に対して移動するように取
付けられている。さらに、バツクアツプ工具と整
列ユニツトの両方とも、これらの作動において垂
直方向に移動して、異なるレベルでドリルストリ
ングの上方ねじ端部と係合する。

第１図の削井装置１０は装置床１２を有する掘
さくやぐら１１を有し、装置床１２は開口部１３
を有し、ドリルストリング１４がこの開口部１３
を通して地中へ延びて坑井を掘さくする。ドリル
ストリングは管部分で形成され、これらの管部分
はねじ継手で相互に連結されかつビツト１８を支
持している。ドリルストリングは頂部駆動ユニツ
ト１９によつて回転駆動される。この頂部駆動掘
削ユニツトはストリングの上端に連結されかつ坑
井の垂直軸線２０に沿つてストリングとともに上
下方向に移動する。頂部駆動掘削ユニツトから吊
下げられた管取扱い機組立体２１はある状態では
ストリング又は１つの管部分を吊下げ、かつ頂部
駆動掘削ユニツトの底部でねじ連結を行つたり外
したりする。掘さく流体を頂部駆動ユニツト１９
の上端に連結されたスイベル２２を通して管状ド
リルストリングの中に導入し、スイベル２２、頂
部駆動ユニツトおよび管取扱い機は移動滑車ブロ
ツク２３から吊され、この移動滑車ブロツクは、
上端が固定滑車ブロツク２５に連結されかつ在来
の動力式ドローワークス２６により作動されるラ
イン２４によつて吊下げられかつ上下に移動され
る。頂部駆動掘削ユニツト１９、管取扱い機２１
および連結部品は、やぐら１１に固定された２つ
の垂直ガイドレールすなわちトラツク２７によつ
て軸線２０に沿つて垂直方向に移動可能に案内さ
れる。頂部駆動掘削ユニツト１９はキヤリツジ２
８（第２図および第３図参照）に取付けられ、こ
のキヤリツジ２８は、レール２７に係合しかつこ
れによつて位置決めされたローラ２９を有し、そ
してこれらのレールによつて軸線２０と平行な垂
直運動可能に案内される。

頂部駆動掘削ユニツト１９はハウジング３０を
有し、該ハウジング３０は、掘さく作業および揚
降管作業中、頂部駆動掘削ユニツト１９に対して
固定位置でキヤリツジ２８に連結され、そしてモ
ータ３１を収容している。ハウジング３０は管状
垂直部分３２を有し、垂直管状回転要素即ち管部
分３３はこの管状垂直部分３２内で軸受３４によ
つて軸線２０を中心に回転可能に支承される。モ
ータはステム３３をハウジング３０下部３６内に
収容された減速ギヤ組立体３５を介して軸線２０
を中心に駆動する。スイベル２２は在来の構成の
ものであつてもよく、外ボデイ３７を有し、頂部
駆動掘削ユニツトのステム３３の上端に連結され
た管状要素３８は回転でき、掘さく流体をＳ字形
管４０から頂部駆動掘削ユニツトのスイベルおよ
び管状要素３３を通してドリルストリングの中に
下方に供給する。スイベルは通常のベイル３１に
よつて移動滑車ブロツクから吊下げられている。

パイプ取扱い機２１が頂部駆動掘削ユニツト１
９によつて吊下げられており、このパイプ取扱い
機は、トルクレンチ４２と、キヤリヤ部分４４か
ら２つのリンク４５を介して吊下げられたエレベ
ータ４３と、リンク傾動機構１５８と、キヤリヤ
部分４４を回転しないように保持する一対のトル
ク拘束体４６と、トルクレンチ４２を支持しかつ
作動する構造体４７とを有する。パイプ取扱い機
は組立体４８を介して頂部駆動掘削ユニツト１９
に連結されるのがよく、この組立体４８は、掘さ
く操作中、パイプ取扱い機の諸部品を頂部駆動掘
削ユニツトに対して回転しないように保持するが
ドリルストリングを頂部駆動掘削ユニツトのステ
ム３３から取り外し、そしてエレベータ４３によ
つて上昇させたり降下させたりしているとき、こ
れらの諸部品を回転させるのがよい。

パイプ取扱い機２１は中空の管状パイプ部分す
なわちサブ４９を有し、このサブ４９は５０のと
ころで頂部駆動掘削ユニツトの動力駆動回転ステ
ム３３の底部に螺着され、そしてその下端に雄ね
じピン部分５１を有し、このピン部分５１はドリ
ルストリング１４の上部分１４′の上方接合端部
６０の雌ねじ５２に連結でき、頂部駆動掘削ユニ
ツトによりドリルストリングを要素３３，４９を
介して回転駆動することができる。要素４９はそ
の下端の近くに雄スプライン部分５３を有するの
がよい。

トルクレンチ４２は剛性ボデイ構造体５４を有
し、このボデイ構造体５４は構造体４７によつて
頂部駆動掘削ユニツトから吊下げられ、そして上
部分５５および下部分５６を有する。部分５５は
雌スプライン５７を有し、この雌スプラインは第
２図および第３図の位置では要素４９のスプライ
ン部分５３の下にこのスプライン部分と係合せず
に位置決めされ、そしてトルクレンチの上部分の
上方位置（第３図の破線５５′）ではスプライン
５３と係合するように上方に移動できる。この上
方位置では、部分４９，５５はスプラインによつ
て互いにキー止めされて、部分５５は軸線２０を
中心とするトルクを要素４９に加えることができ
る。このトルクは２つのピストン／シリンダ機構
５８によつて発生され、これらのピストン／シリ
ンダ機構のシリンダはトルクレンチのボデイ５４
にしつかり連結され、そしてこの機構のピストン
は要素５５を軸線２０を中心に回転させるために
要素５５の耳部５９に連結されている。トルクレ
ンチは、垂直方向に延びるピストン／シリンダ機
構１４７によつて第３図のその実線位置と破線位
置との間を上下に移動でき、このピストン／シリ
ンダ機構１４７のピストンはトルクレンチを吊下
げるための構造体４７の下端に連結され、ピスト
ン／シリンダ機構１４７のシリンダはトルクレン
チのボデイ５４に連結されている。

トルクレンチの下部５６はボデイ１５６を有
し、このボデイはドリルストリング１４の頂部分
の上方雌ねじボツクス端部６０のまわりに受入れ
でき、そしてトルクレンチのボデイ構造体５４に
しつかり連結されている。ボデイ構造体５４によ
つて支持されているシリンダ６１′内に収容され
たピストン６１が流体圧によつて作動されて、部
分５６のボデイ５９内の把持要素６２を、把持要
素６３の方へ押し付けたり把持要素６３から離し
たりし、回転要素４９をトルクレンチの上部分５
５によつていずれかの方向に回して回転要素４９
とボツクス６０とをねじで連結したり連結を外し
たるする際、上方ボツクス端部６０を把持して回
転しないように保持する。

エレベータ４３は任意の在来構成のものであつ
て、２つのボデイ部分６８を有し、これらのボデ
イ部分は開放かつ閉鎖移動自在に６９で互いに枢
着されてエレベータを掘さく管のまわりに設置し
たこの掘さく管から取はずしたりすることができ
る。ラツチ機構７０がこれらの２つの部分をそれ
らの閉鎖位置に解放可能に保持し、これらの位置
では、エレベータはドリルストリングの全重量を
支持することが可能である。その目的で、これら
の部分６８は協働で外方に面する内部環状肩部７
１を形成するのがよく、この肩部はドリルストリ
ングをエレベータに対して下方に移動しないよう
にするためにドリルストリングの上端の拡大接合
端部６０と係合できる。変更例として、エレベー
タは掘さく管の上部を把持しかつ保持するための
スリツプを有する型式のものでもよい。エレベー
タはリンク４５の下ループ７３と係合できるルー
プ７２をその両側に有してもよく、リンク４５の
上ループ７４はキヤリヤ部分４４のループに係合
して装置の或る操作状態でエレベータおよびドリ
ルストリングを吊下げる。

各トルク拘束体４６は円筒形外ボデイ７６を有
し、このボデイはキヤリヤ部分の通路を通つて垂
直方向に延びてこのキヤリヤ部分をボデイ７６の
下フランジ７８とキヤリヤ部分の下側との係合に
よつて支持する。頂部駆動掘削ユニツトにはロツ
ド７９がその上端で連結されて吊下げられ、この
ロツド７９は管状ボデイ７６の中へ下方に突出
し、そして拡大ヘツド８０をその下端に有し、こ
のヘツド８０はボデイ７６内のばね８１の上方に
押接し、このばねの上端はボデイの肩部８２に上
方に押接してこのボデイを支持し、従つて、頂部
駆動掘削ユニツトおよびロツド７９はばね８１を
介してキヤリヤ部分４４を弾性的に支持してい
る。２つのトルク拘束体組立体は軸線２０と平行
な２つの垂直軸線に沿つてかつ軸線２０の両側で
垂直方向に延びている。

リンク傾動機構１５８は剛性部材１５９を有
し、この部材は第３図および第５図の位置間を水
平軸線を中心に揺動自在にキヤリヤ部分４４に１
６０のところで枢着されている。部材１５９は２
つのアーム１６１を有し、これらのアームは２つ
のリンク４５の近くで下方に突出しかつ鎖１６２
でこれらのリンク４５に取付けられている。部分
４４と部材１５９との間のベローズ１６３は、内
部が加圧されると、部材１５９を第３図のその位
置から第５図のその位置まで揺動させるように作
用し、この際、部材１５９はリンクを第５図のそ
れらの位置まで横方向に引き、これらの位置で
は、エレベータは坑井の軸線の側部に変位されて
一定長さの管に係合して取上げる。

本発明は、特に、付け足された一定長さの管を
ストリングの上端に連結する際に使用するバツク
アツプおよび整列組立体８４の提供に関する。こ
の組立体は、好適には、追加の管をドリルストリ
ングに連結する際にドリルストリングを坑井底か
ら引き離すことができるように、装置床１２の上
方に間隔を隔てて設けられている。第６図に示す
ように頂部駆動掘削ユニツトが装置床に隣接する
最も下の位置に到達する毎に、管を付け足す必要
がある。装置がこの位置に達すると、エレベータ
は、望ましくは、開口部１３内に削井装置の床に
よつて支持されたスリツプ組立体８５に係合し、
そしてトルクレンチ７２がエレベータとの係合位
置またはエレベータのすぐ近くの位置（第６図）
に達するまで、頂部駆動掘削ユニツト１９、スト
リングおよびトルクレンチ４２がエレベータ４３
に対してそれらの下方移動を続けるとき、エレベ
ータ４３はスリツプ組立体８５によつて制止され
る。これらの部分のこの垂直方向相対移動は、部
分４４に対する、かつ摺動可能に受け入れるため
のこの部分の孔４４ａの内でのトルク拘束体４６
の外ボデイ７６の下方摺動移動によつて行なわれ
る。穴を第６図に表わす深さまで掘つた後、ドロ
ーワークスを作動して頂部駆動掘削ユニツトおよ
び連結されたストリングを第７図に表わす位置ま
で上昇させ、この位置では、ストリングの雌ねじ
ボツクス端部６０は削井装置の床１２より可成り
上のレベルに位置決めされ、このレベルは、ほと
んどの場合、削井装置の床に立つている人が有利
にボツクス端部６０に達してこの端部への連結を
行うことができないほど十分に高い。頂部駆動掘
削ユニツトの第６図の最も下方の位置では、スト
リングのボツクス上端は削井装置の床のレベルよ
り上に約61cm（約２フイート）間隔をへだててお
り、第７図の位置では、ボツクス端部６０は好ま
しくは削井装置の床より上に少なくとも約3m（約
10フイート）、好ましくは削井装置の床の上に約
3m（約10フイート）と約3.96m（約13フイート）
との間上方に引かれる。

スリツプ組立体８５は、好ましくは液圧または
他の動力で作動されてドリルストリングを把持し
かつこれを第７図のレベルに支持する。かかる作
動の前には、スリツプ組立体はもちろん解放状態
にあり、この状態では、管を把持せず、すなわ
ち、頂部駆動掘削ユニツトによるドリルストリン
グの垂直移動を何ら干渉しない。スリツプ組立体
は任意の在来の構成のものでもよく、代表的に
は、多数のテーパスリツプ８６を有する場合につ
いて示してあり、これらのテーパスリツプ８６
は、これらが坑井管を把持しかつ支持する下方位
置と、ドリルストリングをスリツプ機構による干
渉なしに上方および下方に移動させることができ
る上方解放位置との間でシリンダ８７によつてス
リツプボウル８８に対して上下に作動できる。

スリツプ装置を設定した後、トルクレンチ４２
を作動してドリルストリングの上端６０と管取扱
い機の回転要素４９とのねじ連結をはずす。この
目的で、ピストン／シリンダ機構１４７（第３
図）を作動してトルクレンチを第３図の破線位置
まで上昇させ、この位置では、トルクレンチの上
部分５５は要素４９のスプライン５３に係合し、
トルクレンチの下部分５６は第４図のピストン６
１の作動によつてドリルストリングのボツクス端
部を把持することができる。トルクレンチをこの
状態にして、ピストン／シリンダ機構５８を付勢
してトルクレンチの部分５５をドリルストリング
に対して回わし、かくして頂部駆動掘削ユニツト
の回転要素４９とストリングとのねじ連結をはず
す。次いで、頂部駆動掘削ユニツトのモータ３１
を付勢して要素４９を一方向に急速に回転させ、
この要素をストリングの上端から完全にはずして
頂部駆動掘削ユニツトおよび管取扱い機構を削井
装置の頂部まで第８図に表わすように自由に引き
上げるようにし、第９図に表わすように、ストリ
ングに付け足すべき一定長さの管１４″を取上げ
る。スタンド１４″は第９図に１４ａで表わすよ
うに垂直状態で横移動される多数のスタンドのう
ちの１つでもよい。スタンド１４″をエレベータ
４３と係合させることによつて上昇させ、次いで
頂部駆動掘削ユニツトおよび連結スタンド１４″
を移動滑車ブロツクの上方に移動によつて上昇さ
せる。この工程を容易にするために、リンクを望
ましくはリンク傾動装置１５８によつて第５図お
よび第９図のそれらの傾斜位置まで作動し、これ
らの位置では、エレベータは付け足しスタンドを
坑井の軸線２０から横方向にずれた位置に吊下げ
ることができる。吊下げられたスタンド１４″が
第９図の位置まで内方に移動すると、操作者はこ
のスタンドをバツクアツプおよび整列組立体８４
と係合するように差し向け、頂部駆動掘削ユニツ
トおよびスタンドを上昇させ、そしてこのスタン
ドを、ドリルストリングの上端への連結のために
第１１図のこの上端との整列位置まで内方に移動
させるときに、スタンドを上記組立体によつて位
置決めしかつ調整する。

第８図は引込められた非作動位置を示してお
り、この位置では、実際の掘さく操作中、すなわ
ち、坑井を掘さくするためにドリルストリングを
頂部駆動掘削ユニツトによつて回転させている
間、バツクアツプおよび整列組立体８４は保持さ
れる。頂部駆動掘削ユニツトの回転ステム４９を
ドリルストリングのボツクス上端６０からはず
し、頂部駆動掘削ユニツトを第８図に表わすよう
にドリルストリングから上方に遠ざけた後まで、
バツクアツプおよび整列組立体はこの第８図の位
置にとどまる。頂部駆動掘削ユニツトが第９図の
位置に向つて上方移動を続けると、バツクアツプ
および整列組立体８４は第８図のその非作動位置
から第１０図のその作動位置まで揺動する。

バツクアツプおよび整列組立体８４はキヤリツ
ジ８９を有し、このキヤリツジは２つの平行な垂
直補助トラツクすなわちレール９０によつて移動
可能に取付けられ、これらのトラツク９０は第８
図乃至第１４図で見た場合、主トラツク２７のす
ぐ右側に位置決めされ、かつ第１３図に９１で表
わすブラケツトまたは他の装置によつて主トラツ
ク２７にしつかり取付けられるのがよい。トラツ
ク９０は第１３図に示すチヤンネル状水平横断面
形状を有するのがよく、各チヤンネルの両側に
は、キヤリツジの２つのローーラ９２，９３が係
合する。

キヤリツジは剛性ボデイ９４を有し、このボデ
イにはローラが回転可能に取付けられ、このボデ
イは代表的には本質的に管状の剛性部材９５を有
し、この部材は２つのトラツク９０間を水平方向
に延び、そして好ましくは第１４図に示す矩形の
垂直横断面を有する。このボツクス状矩形部材９
５はその両端に２つの平行な垂直板９６を支持
し、これらの板９６は代表的には第１４図に表わ
す外形を有し、ローラ９２，９３がこれらの板に
よつてトラツクに適切に係合する位置に回転可能
に支持される。わかるように、２つの板９６によ
つて支持された２つのローラ９２は共通の水平軸
線９７を中心に回転自在に取付けられ、一対の第
２ローラ９３は軸線９７と平行な第２水平軸線９
８を中心に回転自在に取付けられている。各ロー
ラ９２および対応するローラ９３のトラツク係合
表面９９間の間隔Ｓはそれらのローラに係合する
トラツク表面間の間隔より可成り大きく、従つ
て、全体のキヤリツジは、ローラ９３がトラツク
に係合しない第８図の引込み位置と、ローラすべ
てがトラツクに係合する第１０図の作動位置との
間をホイール９２の軸線９７を中心に揺動し得
る。

バツクアツプおよび整列組立体８４のキヤリツ
ジ８９および他の構成要素は２つの同様の一般に
垂直方向に延びる平行ピストン／シリンダ機構１
０１によつて上下に回動可能に動力作動され、こ
れらのピストン／シリンダ機構のシリンダは上端
が１０２で表わすようにトラツク９０の内側部に
枢着され、これらの機構のピストンロツドは１０
３のところで板９６の内側部に枢着されている。
ローラ９２，９３すべてがトラツクに係合する第
１０図の作動位置にあるバツクアツプおよび整列
組立体では、この組立体８４はピストン／シリン
ダ機構１０１によつて第１０図の実線位置と第１
０図の破線位置との間で上下に移動されて種々の
異なるレベルのいずれでもドリルストリングの上
端６０に係合してこれを把持し、かくしてドリル
ストリングのこの上端の正確な垂直方向位置決め
の必要を回避することができる。第１０図の位置
ではキヤリツジのローラ９２はトラツクから突出
している２つの水平止め肩部に係合してローラ９
２をさらに下方に移動しないようにし、機構１０
１のピストンの下方移動時に、ローラ９２の軸線
９７を中心として第８図のバツクアツプおよび整
列組立体の引込み位置（第８図）まで板を揺動さ
せる。ピストンを上方に作動するとき、もちろん
逆の作用が起り、このとき、板９６、キヤリツジ
８９の残部およびこのキヤリツジに取付けられた
すべての部品はまず第１０図の位置まで軸線９７
を中心に揺動し、すると、ピストンのいずれかの
さらに上方の移動により、バツクアツプおよび整
列組立体を任意の所望の位置まで上方に移動させ
る。この種の作動を行うために、機構１０１のピ
ストンの各々とキヤリツジ８９の板９６との連結
箇所１０３は、バツクアツプおよび整列組立体の
あらゆる位置で、その重心がピストンの連結箇所
１０３および軸線２０４の左側かつもちろん枢軸
線９７の右側にあるようにするのに十分、第８図
における右側に寄つている。かくして、組立体の
重量は、上向きの力をピストン／シリンダ機構に
よつてプレートに１０３のところで及ぼすと、組
立体が重力によつて第８図の位置から第１０図の
位置まで揺動するように、十分左側に寄つてい
る。

キヤリツジ８９の矩形のボデイ部分９５は細長
いアーム１０５をしつかり支持しており、このア
ーム１０５は部分９５の前記形状と同様の本質的
に矩形の垂直断面のものであるのがよく、軸線１
０６に沿つて突出しかつ挟みすなわちバツクアツ
プ工具１０７を外端に支持している。バツクアツ
プおよび整列組立体の第１０図および第１４図の
位置では、アーム１０５の長さ方向軸線１０６は
望ましくはトラツクの位置から水平方向に直接突
出しかつ坑井およびドリルストリングの垂直軸線
２０と交差し、バツクアツプおよび整列組立体の
第８図の非作動位置では、軸線１０６は望ましく
は２つのトラツク９０の中間の位置で垂直方向に
延びる。アーム１０５はその外端に２つのラグ１
０８を有するのがよく、これらのラグはこの外端
から両方向に突出し、そして垂直開口部１０８ａ
を有し、これらの開口部の中には、２つの枢軸ピ
ン１０９が受け入れられて一対の把持要素１１
０，１１１をピンの垂直軸線１１２，１１３を中
心に揺動自在に２つの耳部１０８に枢着してい
る。把持要素１１０，１１１は各々、２つの平行
な上方剛性板１１４および下方剛性板１１５で形
成されるのがよく、これらの板は垂直連結体によ
つて間隔をへだてた関係で互いにしつかり固着さ
れ、２つの要素１１６を有し、これらの要素は、
ドリルストリングの上方接合端部６０に係合しか
つこれを回転しないように保持するための把持ダ
イ１１７を支持している。把持要素１１０，１１
１の板１１４，１１５は、それらの両端が一対の
ピストン／シリンダ機構１１９のシリンダ１１８
のところで枢着され、これらの機構１１９のピス
トンは１２０のところで互いにかつアーム１０５
に枢着されている。かくして、機構１１９は、把
持要素１１０，１１１を移動させて掘さく管と把
持係合させたり、この係合をはずしたりするため
に圧力流体によつて作動できる。

バツクアツプ工具１０７に加えて、組立対８４
は整列ユニツト１２１を有し、この整列ユニツト
１２１は付け足し管スタンド１４″をドリルスト
リングへのその連結中、係合しかつこれを位置決
めする。この整列ユニツト１２１は細長い剛性ボ
デイ部材１２２を有するのがよく、その部材の長
さ方向軸線１２３は諸部品の第１４図の作動位置
ではバツクアツプ工具１０７の軸線１０６と平行
かつこの軸線のすぐ上を延びている。このボデイ
部分１２２は、これとその軸線１２３をバツクア
ツプ工具の軸線１０６に対して水平かつ平行に連
続的に保ちながら第１０図の位置と第１１図の位
置との間を本質的に水平方向に移動自在に平行四
辺形機構１２４によつて取付けられている。平行
四辺形機構１２４は一対の第１リンク１２５を有
し、これらのリンクは、水平軸線１２７を中心に
相対回動自在にそれらの端部１２６が部材１２７
に枢着され、かつ水平軸線１２９を中心に相対回
転自在にそれらの下端１２８が枢着されている。
一対の同様の第２平行四辺形のリンク１３０は、
軸線１４１を中心に相対回動自在に部材１２２に
１４０で枢着され、かつ軸線１４３を中心に相対
回動自在にそれらの下端１４２がアーム１０５に
枢着されている。軸線１２７，１２９，１４１，
１４３のすべては水平かつ互いに平行であつて、
部分１０５，１２２の長さ方向軸線１０６，１２
３を含む平面と直角である。第１２図でわかるよ
うに、２つのリンク１２５はそれらの下端で間隔
が広がるようにしてフレアであるのがよく、また
リンク１３０は同様にそれらの下端で間隔が広が
るようにフレアであるのがよい。

整列ユニツト１２１の主ボデイ１２２はその上
側に２つの把持要素１４４，１４５を支持し、こ
れらの把持要素の第１２図の破線位置と実線位置
との間で間隔をへだてた垂直軸線を中心に相対回
動自在に１４６，１４７で部材１２２に枢着され
ている。２つのばね１４８がこれらの把持要素を
互いに向けてかつ第１２図の実線位置へ付勢して
これらの把持要素を弾性力でそれらの破線位置へ
広がらないようにしている。この目的で、ばね１
４８は、両端が、把持要素の垂直板部分１４９お
よび２つのラグ１５０に押接し、これらのラグは
部材１２２に取付けられかつその部材から外方に
突出している。把持要素はそれらの内側部に垂直
方向に延びる表面１５１を有し、これらの表面は
第１２図で見て右方向に互いに向つて次第に近づ
き合つている。両把持要素は上記表面１５１を越
えて内側に凹部１５２を有し、これらの凹部はパ
イプ１４″を水平方向に移動しないように効果的
に位置決めする方法でパイプ１４″の両側部を受
入れるために互いに向い合つている。これらの凹
部１５２の各々は、第１２図に示す形状で互いに
角度をなして配置された２つの垂直方向に延びる
表面１５３によつて形成されるのがよい。

整列ユニツトはピストン／シリンダ機構１５４
によつて第１０図の位置と第１１図の位置との間
で作動され、このピストン／シリンダ機構のシリ
ンダおよびピストンは夫々第１４図で示す方法で
アーム１０５およびリンク１３０の一方に連結さ
れるのがよい。このピストン／シリンダ機構は、
整列ユニツトを第１０図および第１１図の設定で
作動して向わせる位置を定める限定された走行範
囲を有するように構成されるのがよい。第１０図
の状態では、把持要素１４４，１４５の２つの凹
部１５２によつて形成された管受入れ垂直通路の
垂直軸線１５５は坑井および管ストリングの主軸
線２０の左側にずれている。第１１図の位置で
は、ピストン／シリンダ機構１５４はジヨー１４
４，１４５をそれらの凹部によつて形成された管
受入れ通路すなわち凹部の垂直軸線に、従つて、
この通路に保持される管の軸線が坑井の主軸線２
０と直接垂直方向に整列している位置に保持す
る。

掘さく操作中、頂部駆動掘削ユニツト１９、連
結管取扱い装置およびドリルストリング１４をレ
ール２７に沿つて徐々に下方に前進させるが、こ
の際、ドリルストリングおよびビツトを頂部駆動
掘削ユニツト１９のモータによつて回転駆動し、
そして管取扱い装置は第１図の位置を通つて最終
的には削井装置の床に隣接した第６図の最も下方
の位置まで下方に前進する。かかる掘さく中、バ
ツクアツプおよび整列組立体８４は第８図のその
引込み位置にあつて、ピストン／シリンダ機構１
０１によつてその状態に保たれ、そして掘さく設
備の操作を干渉しないように位置決めされてい
る。掘さくが第６図の状態まで進んだとき、ドリ
ルストリングを頂部駆動掘削ユニツトおよびスト
リングの上昇によつて坑井の底から第７図の位置
まで引上げ、次いでストリングをスリツプ機構８
５によつてその状態で吊下げる。次いで、頂部駆
動掘削ユニツトおよびこれによつて吊下げられた
管取扱い機を第１作動シリンダ１４７によつてス
トリングの上端６０からはずしてトルクレンチ４
２を第３図のその破線位置５５′まで上昇させ、
次いでトルクレンチを利用してねじ連結をはず
し、最後にモータ３１を付勢して要素４９をスト
リングから完全にはずす。次に、エレベータ４３
を開放してドリルストリングから取りはずし、頂
部駆動掘削ユニツトおよび連結さたれ部品を第９
図の位置まで第８図に表わすように引上げる。次
いで、ピストン／シリンダ機構１０１を流体で作
動して上向きの力を組立体８４のキヤリツジに１
０３のところで及ぼし、かくしてこの組立体を第
８図の位置から第１０図の作動位置まで揺動させ
る。ドリルストリングの上方接合端部６０は第１
０図に表わす高さよりいくらか上の高さにあれ
ば、ピストン／シリンダ機構１０１によつて及ぼ
された上向きの力はバツクアツプおよび整列組立
体８４を第１０図の破線位置、あるいはバツクア
ツプ工具１０７が接合端部６０に係合しかつこれ
を把持するために適切に位置決めされる第１０図
の実線位置と破線位置との間の任意の位置まで引
上げ続ける。ピストン／シリンダ機構１０１によ
るこの移動をその適切な位置で止め、次いで、バ
ツクアツプ工具１０７のシリンダユニツト１１９
を作動して把持要素１１０，１１１の右端部（第
１３図で見た場合）を互いから遠ざけ、それによ
り把持要素の外端と、把持要素によつてドリルス
トリングの上方接合端部６０に回転しないように
きつく支持された把持ダイ１１７を挟む。把持ダ
イ１１７は、挟み部が管を把持するとき、管の回
転運動を防ぐように設計された歯を有する型式の
ものである。

ドリルストリングの上方ボツクス端部をバツク
アツプ工具１０７によつて回転しないようにした
状態で、シリンダ１５４を作動して整列ユニツト
１２１を第１０図および第１４図の延びた位置ま
で左方に移動させる。このときまでに、頂部駆動
掘削ユニツトのエレベータ４３は付け足し管１
４″の上端に連結されて第９図の横方向に変位し
た位置になつている。この管をエレベータ４３に
よつて吊下げながら、例えばこれらの図の破線位
置から把持要素１４４，１４５の水平に揺動させ
る。かかる移動中、管は把持要素の近づき合つて
いる表面１５１に係合し、そして把持要素の対向
した凹部１５２によつて形成された閉じ込め通路
の中へ移動するにつれて、ばね１４８の力に対抗
してこれらの表面１５１を広げ離す。これらのば
ねは把持要素を共に管に向けて戻し、かくして管
を把持要素の中に適所に係止する。把持要素の表
面は、垂直方向に延びかつ管をぴつたり取囲ん
で、頂部駆動掘削ユニツトが管を第１０図に表わ
すレベルから第１１図の破線位置まで引上げ、そ
の後、ピストン／シリンダ機構１５４を作動して
把持要素１４４，１４５および収容された管をド
リルストリングのボツクス端部６０と直接垂直方
向かつ軸線方向に整列する第１１図の実線位置ま
で右方向に移動させるとき、この管を上下方向の
み移動自在に効果的に案内する。

付け足し管スタンド１４″を整列ユニツト１２
１によつて、ドリルストリングの上方ボツクス端
部６０と実線方向に整合する第１１図の位置に保
持しながら、頂部駆動掘削ユニツト１９およびこ
れによつて吊下げられた機構を軸線２０に沿つて
降下させてスタンド１４″の下端を第１１図に１
４で表わすようにドリルストリングの上方整列
端部６０の中に移動する。頂部駆動掘削ユニツト
の連続降下によりエレベータ４３をスタンド１
４″の上端部分の外側に沿つて、最終的に、頂部
駆動掘削ユニツトの回転ステム４９の下端が移動
してスタンド１４″の上端と係合する状態まで下
方に摺動させる。次いで、スタンド１４″の上端
および下端のねじ連結モータ３１による要素４９
の動力回転によつて行つてドリルストリングをバ
ツクアツプ工具１０７によつて回転しないように
保持する。このようにしてねじ連結を十分に行つ
た後、パワーシリンダ１１９を作動して、バツク
アツプおよび整列組立体８４を第１４図の位置か
ら第８図の引込み位置まで水平軸線９７を中心に
揺動させるのに十分、把持要素１１０，１１１を
開き離す。かかる揺動をパワーシリンダ１０１の
作動によつて行つて下向きの力を位置１０３にあ
るキヤリツジ８９に及ぼし、まず全体の組立体８
４をローラ９２が止め肩部１０４に係合するまで
下方に移動させ、次いで全体の組立体８４を前記
のようにこれらのローラの軸線を中心に回動させ
る。かかる揺動中、ピストン／シリンダ機構１０
１によつて及ぼされた力は整列ユニツト１２１の
ばね１４８の抵抗に打ち勝つのに十分大きく、従
つて、整列ユニツト１２１が第１１図で見て右回
り方向に揺動すると、管スタンド１４″は把持要
素１４４，１４５の近づき合つている表面１５３
の両方に係合し、かつ整列ユニツトを管スタンド
１４″との係合から完全にはずれるように移動さ
せるのに十分、これらの把持要素をカム作用で離
す。バツクアツプおよび整列組立体が第８図の位
置に達すると、この組立体を頂部駆動掘削ユニツ
トおよび連結された部品の垂直方向移動経路から
完全にはずし、次いで装置が前記一連の工程をく
り返して他の管スタンドをストリングの上端に付
け足すための第６図の状態に達するまで、頂部駆
動掘削ユニツトによるストリングの動力回転およ
びこれと同時のストリングの漸進下方移動で掘さ
く操作を再び始める。

操作者はバツクアツプおよび整列組立体８４の
全操作を削井装置の床から遠隔で、代表的にはシ
リンダ１０１，１０９，１５４に対する圧力流体
の送出入を夫々制御する第１図に１７０，１７
１，１７２で表わす３つの弁の作動によつて制御
し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化する頂部駆動掘削ユニ
ツトを示す図；第２図は第１図の一部を示す拡大
部分図；第３図は第２図の線２−２上の側面図；
第４図は第３図の線４−４上の拡大水平断面図；
第５図は横方向に突出した位置にあるエレベータ
支持リンクを示す第３図と同じ線上の部分側面
図；第６図は削井装置が装置の床に達した後の第
１図の装置の一部を示す図；第７図は第６図の位
置から引上げたドリルストリングを示す図；第８
図はドリルストリングから取りはずした頂部駆動
掘削ユニツトを示す図；第９図はドリルストリン
グに付け足された一定長さの管への連結後の頂部
駆動掘削ユニツトを示す図；第１０図は第９図の
状態にあるバツクアツプおよび整列組立体を示す
拡大図；第１１図は一定長さの管をドリルストリ
ングより上のかつこれと整列した位置まで移動さ
せた場合の次の工程を示す図；第１２図は第１０
図の線１２−１２上の拡大水平断面図；第１３図
は第１０図の線１３−１３上の拡大水平断面図；
第１４図は第１３図の線１４−１４上の垂直断面
図である。 １０……削井装置、１２……床、１４……ドリ
ルストリング、１４″……管、１６……坑井、１
８……ビツト、１９……頂部駆動掘削ユニツト、
２１……管取扱い機組立体、２３……移動滑車ブ
ロツク、２４……固定滑車ブロツク、２８……キ
ヤリツジ、２９……ローラ、４２……トルクレン
チ、４３……エレベータ、５８……ピストン／シ
リンダ機構、６０……ドリルストリングの上端、
８４……バツクアツプおよび整列組立体、９２，
９３……ローラ、１０１，１０９……ピストン／
シリンダ機構、１０７……挟みすなわちバツクア
ツプ工具、１１０，１１１……把持要素、１２１
……整列ユニツト、１２４……平行四辺形機構、
１２５……リンク、１４４，１４５……把持要
素、１４８……ばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 追加の一定長さの管を連結するとき、坑井管
   のストリングの上方ねじ端部を回転しないように
   保持するためのバツクアツプ工具と、 該バツクアツプ工具を、坑井管のストリングの
   前記ねじ端部に係合してこれを保持するための作
   動位置とストリングに対して側方にずれた非作動
   位置との間を移動するように取付ける装置とを含
   む削井装置において、 ストリングへの連結の際、前記追加の管を位置
   決めするように作動される整列ユニツトを含み、
   該整列ユニツトは、前記作動位置と前記非作動位
   置との間をバツクアツプ工具とともに移動するよ
   うに取付けられており、かつ、前記作動位置にお
   いて、バツクアツプ工具に対して側方にずれた位
   置で前記追加の管に係合してこれを保持するため
   の整列ユニツトの第１の位置と、ストリングへの
   連結のためバツクアツプ工具と整列して前記追加
   の管を位置決めする第２の位置との間を、バツク
   アツプ工具に対して移動するように取付けられて
   いることを特徴とする装置。 ２ 前記整列ユニツトを、バツクアツプ工具の作
   動位置において、前記第１の位置と前記第２の位
   置との間をバツクアツプ工具に対してほぼ水平方
   向に移動するようにバツクアツプ工具に連結する
   平行四辺形のリンク仕掛けを有することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３ バツクアツプ工具および整列ユニツトは、異
   なるレベルでストリングの上方ねじ端部および追
   加の管に係合するため、バツクアツプ工具の前記
   作動位置において垂直方向に作動するように取付
   けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項又は２項に記載の装置。 ４ 上方ねじ端部が装置床の近くになる位置まで
   下方にストリングを前進させ、ついで、上方ねじ
   端部が装置床に立つ人に容易には接近できない高
   い位置まで上方にストリングを引つ張るように作
   動される頂部駆動掘削ユニツトを有しており、前
   記バツクアツプ工具は、前記高い位置において、
   ストリングの上方ねじ端部に係合してこれを保持
   するように位置決めされていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１つ
   に記載の装置。 ５ ストリングの上方ねじ端部に取外し可能に連
   結される回転駆動要素と、該回転駆動要素を駆動
   してストリングをその軸線を中心として回転させ
   且つストリングとともに前記軸線に沿つて上方お
   よび下方に移動されるモータとを有する頂部駆動
   掘削ユニツトを利用する床付き削井装置によつ
   て、坑井を掘削する方法であつて、 ストリングの上方ねじ端部が装置床の近くの前
   記第１の位置に位置するまで、頂部駆動掘削ユニ
   ツトおよび連結されたストリングを下降させて坑
   井の一部を掘削し、 次いで、頂部駆動掘削ユニツトおよび連結され
   たストリングを上昇させ、これにより、ストリン
   グの上方ねじ端部をより高い第２の位置まで上
   げ、ストリングの坑井底から上昇させ、 上方ねじ端部をより高い前記第２のレベルに保
   持した状態で、ストリングを頂部駆動掘削ユニツ
   トとは別個に支持し、 頂部駆動掘削ユニツトの回転駆動要素をストリ
   ングから取外して該ユニツトをストリングから遠
   去かる方向に上昇させ、 ストリングに付け足すべき一定長さの管を、ス
   トリングに対して回転させてストリングの上方ね
   じ端部に連結し、 前記方法の操作中の或る時点において、バツク
   アツプ工具を、ストリングから側方にずれた非作
   動位置から、ストリングの上方ねじ端部をより高
   い前記第２のレベルで把持し追加の管の連結時に
   ストリングを回転しないように保持する作動位置
   に移動させ、 バツクアツプ工具を解放し引つ込め、 次いで、長くなつたストリングで坑井を掘削し
   続ける方法において、 この方法の操作中のある時点において、整列ユ
   ニツトを、ストリングの軸線からずれた状態で、
   ストリングに付け足すべき前記追加の管と係合さ
   せ、そして、整列ユニツトを作動させて、前記追
   加の管を前記軸線との整列位置に移動させ、より
   高い前記第２のレベルでストリングの上方ねじ端
   部に連結することを特徴とする方法。 ６ バツクアツプ工具および整列ユニツトを、前
   記作動位置と前記非作動位置との間で動力作動さ
   せ、整列ユニツトをバツクアツプ工具に対して動
   力作動させて前記追加の管を移動させストリング
   の上方ねじ端部と整列させることを特徴とする特
   許請求の範囲第５項に記載の方法。